Study of histone H3 lysine 56 deacetylation in saccharomyces cerevisiae

Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, l'acétylation de l'histone H3 sur la lysine 56 (H3K56ac) est présente sur les histones néo-synthétisées déposées derrière les fourches de réplication et est essentielle pour préserver la viabilité cellulaire en réponse au dommage à l'ADN. La désacétylation d'H3K56 sur l'ensemble du génome catalysée par Hst3 et Hst4 et a lieu en phase G2 ou M. H3K56ac est une lame à double tranchant. L'absence d'H3K56ac rend les cellules sensibles aux dommages à l'ADN. En revanche, un excès d'acétylation d'H3K56 dans un mutant hst3Δ hst4Δ a des conséquences encore plus sévères tels que la thermo-sensibilité, l'hypersensibilité aux agents génotoxiques, l'instabilité génomique ainsi qu'une courte durée de vie réplicative. Les désacétylases Hst3 et Hst4 sont étroitement régulées au cours du cycle cellulaire afin de permettre à l'H3K56ac d'exercer son rôle en réponse aux dommages à l'ADN tout en évitant les conséquences néfastes de l'hyperacétylation d'H3K56. Dans cette thèse, nous avons identifié la machinerie moléculaire responsable de la dégradation de Hst3. De plus, nous avons exploré les raisons pour lesquelles l'absence de désacétylation donne lieu aux phénotypes du mutant hst3Δ hst4Δ. Au chapitre 2, nous démontrons que la dégradation d'Hst3 peut être complétée avant l'anaphase. Ceci suggère que la désacétylation de H3K56 a lieu durant une courte fenêtre du cycle cellulaire se situant entre la complétion de la phase S et la métaphase. De plus, nous avons identifié deux sites de phosphorylation d'Hst3 par la kinase cycline-dépendante 1 (Cdk1) et démontré que ces évènements de phosphorylation conduisent à la dégradation d'Hst3 in vivo. Nous avons aussi démontré que l'ubiquityltransférase Cdc34 et l'ubiquitine ligase SCFCdc4 sont requises pour la dégradation d'Hst3. Finalement, nous avons montré que la phosphorylation d'Hst3 par la kinase mitotique Clb2-Cdk1 peut directement entraîner l'ubiquitylation d'Hst3 par SCFCdc4 in vitro. Au chapitre 3, nous avons étudié les mécanismes moléculaires sous-jacents à la sensibilité extrême du mutant hst3Δ hst4Δ aux agents qui endommagent l'ADN. Nous avons établi qu'en raison de la présence anormale d'H3K56ac devant les fourches de réplication, le mutant hst3Δ hst4Δ exhibe une forte perte de viabilité lorsqu'exposé au méthyl méthanesulfonate (MMS) durant un seul passage à travers la phase S. Nous avons aussi découvert que, malgré le fait que le point de contrôle de réponse aux dommages à l'ADN est activé normalement dans le mutant hst3Δ hst4Δ, ce mutant est incapable de compléter la réplication de l'ADN et d'inactiver le point de contrôle pour une longue période de temps après exposition transitoire au MMS. L'ensemble de nos résultats suggère que les lésions à l'ADN induites par le MMS dans le mutant hst3Δ hst4Δ causent une forte perte de viabilité parce que ce mutant est incapable de compléter la réplication de l'ADN après une exposition transitoire au MMS. Dans la deuxième section du chapitre 3, nous avons employé une approche génétique afin d'identifier de nouveaux mécanismes de suppression de deux phénotypes prononcés du mutant hst3Δ hst4Δ. Nous avons découvert que la délétion de plusieurs gènes impliqués dans la formation de frontières entre l'hétérochromatine et de l'euchromatine atténue les phénotypes du mutant hst3Δ hst4Δ sans réduire l'hyperacétylation d'H3K56. Nos résultats indiquent aussi que l'abondante acétylation de l'histone H4 sur la lysine 16 (H4K16ac) est néfaste au mutant hst3Δ hst4Δ. Ce résultat suggère un lien génétique intriguant entre l'acétylation d'H3K56 et celle d'H4K16. L'existence de ce lien était jusqu'à présent inconnu. Nous avons identifié un groupe de suppresseurs spontanés où H3K56ac est indétectable, mais la majorité de nos suppresseurs ne montrent aucune réduction flagrante d'H3K56ac ou d'H4 K16ac par rapport aux niveaux observés dans le mutant hst3Δ hst4Δ. Une étude plus approfondie de ce groupe de suppresseurs est susceptible de mener à la découverte de nouveaux mécanismes génétiques ou épigénétiques permettant d'éviter les conséquences catastrophiques de l'hyperacétylation d'H3K56 chez le mutant hst3Δ hst4Δ. En résumé, cette thèse identifie la machinerie moléculaire responsable de la dégradation d'Hst3 (une désacétylase d'H3K56) durant une fenêtre de temps situées entre la fin de la phase S et la métaphase. Nos résultats permettent aussi d'expliquer pourquoi la dégradation d'Hst3 précède le début de la phase S durant laquelle l'acétylation d'H3K56 s'accumule derrière les fourches de réplication afin d'exercer son rôle de mécanisme de défense contre le dommage à l'ADN. De plus, nous avons identifié plusieurs suppresseurs qui permettent de contourner le rôle important d'Hst3 et Hst4 en réponse au dommage à l'ADN. Plusieurs suppresseurs révèlent un lien génétique inattendu entre deux formes abondantes d'acétylation des histones chez Saccharomyces cerevisiae, soit H3K56ac et H4K16ac.

Biochemical and functional characterization of the tumor suppressors BRCA1 and BAP1

L’ubiquitination est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle majeur dans la régulation d’une multitude de processus cellulaires. Dans cette thèse, je discuterai de la caractérisation de deux protéines, BRCA1 et BAP1, soit deux suppresseurs de tumeurs fonctionnellement reliés. BRCA1, une ubiquitine ligase qui catalyse la liaison de l’ubiquitine à une protéine cible, est mutée dans les cancers du sein et de l'ovaire. Il est bien établi que cette protéine aide à maintenir la stabilité génomique suite à un bris double brin de l’ADN (BDB), et ce, à l’aide d’un mécanisme de réparation bien caractérisé appelé recombinaison homologue. Cependant, les mécanismes de régulation de BRCA1 suite à des stresses génotoxiques n’impliquant pas directement un BDB ne sont pas pleinement élucidés. Nous avons démontré que BRCA1 est régulée par dégradation protéasomale suite à une exposition des cellules à deux agents génotoxiques reconnus pour ne pas directement générer des BDBs, soit les rayons UV, qui provoquent la distorsion de l’hélice d’ADN, et le méthyle méthanesulfonate (MMS), qui entraîne l’alkylation de l’ADN. La dégradation de BRCA1 est réversible et indépendante des kinases associées à la voie des PI3 kinase, soit ATM, ATR et DNA-PK, protéines qui sont rapidement activées par les dommages à l’ADN. Nous proposons que la dégradation de BRCA1 prévienne son recrutement intempestif, ainsi que celui des facteurs qui lui sont associés, à des sites de dommages d’ADN qui ne sont pas des BDBs, et que cette régulation coordonne la réparation de l’ADN. L’enzyme de déubiquitination BAP1 a initialement été identifiée comme une protéine capable d’interagir avec BRCA1 et de réguler sa fonction. Elle est également connue pour sa capacité à se lier avec les protéines du groupe Polycomb, ASXL1 et ASXL2. Cependant, l’importance de ces interactions n’a toujours pas été établie. Nous avons démontré que BAP1 forme deux complexes protéiques mutuellement exclusifs avec ASXL1 et ASXL2. Ces interactions sont critiques pour la liaison de BAP1 à l’ubiquitine ainsi que pour la stimulation de son activité enzymatique envers l’histone H2A. Nous avons également identifié des mutations de BAP1 dérivées de cancers qui empêchent à la fois son interaction avec ASXL1 et AXSL2, et son activité de déubiquitinase, ce qui fournit un lien mécanistique direct entre la déubiquitination de H2A et la tumorigenèse. Élucider les mécanismes de régulation de BRCA1 et BAP1 menera à une meilleure compréhension de leurs rôles de suppresseurs de tumeurs, permettant ainsi d’établir de nouvelles stratégies de diagnostic et traitement du cancer.

Frequency of excisions and yields of malignant skin tumors in a population-based screening intervention of 360 288 whole-body examinations

Objective To explore the frequency of excisions and yields of histopathologically confirmed skin cancer.

Design A population-based skin cancer screening intervention (the SCREEN project) in the German state of Schleswig-Holstein (July 1, 2003, to June 30, 2004).

Setting Physician offices. Participants could choose between nondermatologist physicians and dermatologists for their initial whole-body skin examination. All screening physicians received a mandatory 8-hour training course.

Participants Inhabitants of Schleswig-Holstein 20 years or older with statutory health insurance (N = 360 288).

Main Outcome Measures Frequency of excisions and yields of malignant skin tumors (malignant melanomas [MMs], basal cell carcinomas [BCCs], and squamous cell carcinomas [SCCs]), stratified by sex and age.

Results Overall, 15 983 excisions were performed (1 of 23 screenees). A total of 3103 malignant skin tumors were diagnosed in 2911 persons: 585 MMs, 1961 BCCs, 392 SCCs, and 165 other malignant skin tumors. Overall, 116 persons (3103 of 360 288) had to be screened to find 1 malignant tumor, with 1 of 620 for MM, 1 of 184 for BCC, and 1 of 920 for SCC. Twenty excisions were performed to find 1 melanoma in men 65 years and older, but more than 50 excisions were required to find 1 melanoma in men aged between 20 and 49 years.

Conclusions The results of SCREEN suggest a high yield of malignant skin tumors in a large-scale population-based screening project. We found that a high number of excisions was performed in the youngest screenees with an associated low yield, suggesting a need in screener training to emphasize a more conservative attitude toward excisions in young screenees.

Analysis of growth and stable isotopes in teeth of male Australian fur seals reveals interannual variability in prey resources

To detect and monitor long-term ecosystem responses to environmental variability, managers must utilize reliable and quantitative techniques to predict future ecosystem responses. Canine teeth from 67 male Australian fur seals (aged 2-19 yr), collected at Seal Rocks, between 1967 and 1976, were measured for relative growth within the dentine growth layer groups (GLGs), as an index of body growth. Fluctuations in relative growth were apparent during 1956-1971, suggesting interannual variation in prey resources within Bass Strait. These were positively correlated with the Southern Oscillation Index and negatively with the Indian Ocean Subtropical Dipole, both on a 2 yr lag. The observed delay may reflect the time required for the nutrient cascade to filter through to the predominantly benthic prey of Australian fur seals. Stable isotope analysis (?15N/?13C) was also used to investigate whether fluctuations in growth were associated with differences in diet. Relative growth was found to be negatively correlated with ?15N, suggesting years of greater resource availability may be associated with individuals consuming proportionally more prey biomass of lower isotopic value. This study demonstrates that fluctuations in the dentine GLGs of male Australian fur seals are related to environmental parameters, suggesting variation in body growth is mediated by changes in prey resources

Modeling malware propagation in smartphone social networks

Smartphones have become an integral part of our everyday lives, such as online information accessing, SMS/MMS, social networking, online banking, and other applications. The pervasive usage of smartphones also results them in enticing targets of hackers and malware writers. This is a desperate threat to legitimate users and poses considerable challenges to network security community. In this paper, we model smartphone malware propagation through combining mathematical epidemics and social relationship graph of smartphones. Moreover, we design a strategy to simulate the dynamic of SMS/MMS-based worm propagation process from one node to an entire network. The strategy integrates infection factor that evaluates the propagation degree of infected nodes, and resistance factor that offers resistance evaluation towards susceptible nodes. Extensive simulations have demonstrated that the proposed malware propagation model is effective and efficient.

Taking the sting out of darting : Risks, restraint drugs and procedures for the chemical restraint of Southern Hemisphere otariids

The need to manage otariid populations has necessitated the development of a wide range of capture methods. Chemical restraint by remote drug delivery (i.e., darting) is a highly selective method that can be used to facilitate otariid capture in a range of scenarios, when other methods may be impracticable. However, the risks associated with darting otariids are not widely known and guidelines necessary to promote and refine best practice do not exist. We review the risks associated with darting and in light of our findings, develop darting guidelines to help practitioners assess and minimize risks during capture, anesthesia and recovery. Published studies reveal that mortalities associated with darting predominantly result from complications during anesthetic maintenance (e.g., prolonged respiratory depression, apnea, or hyperthermia), rather than from complications during capture or recovery. In addition to monitoring vital signs and proper intervention, the risk of irreversible complications during anesthesia can be reduced by administering drug doses that are sufficient to enable the capture and masking of animals, after which anesthetic depth can be regulated using gas anesthesia.

Propagation model of smartphone worms based on semi-Markov process and social relationship graph

Smartphone applications are getting more and more popular and pervasive in our daily life, and are also attractive to malware writers due to their limited computing source and vulnerabilities. At the same time, we possess limited understanding of our opponents in cyberspace. In this paper, we investigate the propagation model of SMS/MMS-based worms through integrating semi-Markov process and social relationship graph. In our modeling, we use semi-Markov process to characterize state transition among mobile nodes, and hire social network theory, a missing element in many previous works, to enhance the proposed mobile malware propagation model. In order to evaluate the proposed models, we have developed a specific software, and collected a large scale real-world data for this purpose. The extensive experiments indicate that the proposed models and algorithms are effective and practical. © 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mining mechanism of top-k influential nodes based on voting algorithm in mobile social networks

In recent years, evaluating the influence of nodes and finding top-k influential nodes in social networks, has drawn a wide attention and has become a hot-pot research issue. Considering the characteristics of social networks, we present a novel mechanism to mine the top-k influential nodes in mobile social networks. The proposed mechanism is based on the behaviors analysis of SMS/MMS (simple messaging service / multimedia messaging service) communication between mobile users. We introduce the complex network theory to build a social relation graph, which is used to reveal the relationship among people's social contacts and messages sending. Moreover, intimacy degree is also introduced to characterize social frequency among nodes. Election mechanism is hired to find the most influential node, and then a heap sorting algorithm is used to sort the voting results to find the k most influential nodes. The experimental results show that the mechanism can finds out the most influential top-k nodes efficiently and effectively. © 2013 IEEE.

Gulf of Mexico's Offshore Oil Platform Wind Potential

There are over 6000 natural resource drilling platforms in the Gulf of Mexico, all of which will become obsolete once their deposits are extracted. This study examined one of the possible alternate uses for these platforms, wind power potential. Using ArcGIS the number of platforms was reduced by weighting their distance from National Data Buoy Center wind speed collection points and water depth. Calculations were done to assess the optimal sites remaining, as well as provide an estimate of the energy potential for each site. Data for this project was obtained from the Minerals Management Service (MMS), United States Geological Service (USGS), and National Data Buoy Center (NDBC). A major limitation of this project was a lack of NDBC wind speed buoys, creating large data gaps and excluding many oil rigs that have otherwise high energy potential.

Avaliação do potencial tóxico e genotóxico do sulfato de cobre em planária : utilidade deste organismo para biomonitoramento ambiental

A poluição do meio ambiente por metais pesados apresenta um problema grave devido a sua alta toxicidade e a capacidade de bioacumulação. Tendo em vista o vasto uso do sulfato de cobre em algumas indústrias e nas lavouras do Rio Grande do Sul, e a importância de se avaliar possíveis danos causados nos seres vivos, o objetivo deste trabalho foi determinar o potencial tóxico do sulfato de cobre em Planária e verificar a utilidade deste organismo para biomonitoramento ambiental. O sulfato de cobre induziu dano dose-dependente no DNA após exposição aguda e crônica, sendo que o efeito observado é a primeira evidência da genotoxicidade do cobre detectada com o Teste Cometa. A interferência dos íons de cobre com o processo de reparo do dano no DNA induzido pelo MMS sugere que o cobre poderia modular os efeitos genotóxicos associados com a exposição às misturas complexas no meio ambiente. Monitoramento da cinética do reparo no DNA em planárias mostrou reparo mais lento in vivo em comparação aos dados obtidos em cultura de células, acentuando a importância dos testes in vivo na avaliação do risco associado com a exposição adversa. O conteúdo da proteína hsp60 em planária Dugesia schubarti não foi alterado em resultado da exposição ao cobre, mostrando que não é um parâmetro adequado para avaliação da contaminação química. Animais não tratados apresentaram quantidades detectáveis de proteína hsp60, revelando um alto nível basal de expressão desta proteína que poderia mascarar possível indução em resultado da exposição química. Contudo, indução da hsp60 foi observada após choque térmico. A atividade da catalase em planária foi significativamente induzida após exposição às baixas concentrações de sulfato de cobre, mostrando-se um indicador sensível para exposição aguda ao cobre e sugerindo possível uso deste ensaio em estudos com outros agentes oxidantes. A atividade relativamente alta da catalase, detectada nas planárias não tratadas, provavelmente está relacionada com o alto nível de oxigênio dissolvido no seu habitat. A exposição das planárias ao mutagênico conhecido MMS, in vivo, induziu quebras no DNA, de maneira dose-dependente, em concentrações similares com as da referência em células de mamíferos, comprovando a sensibilidade do sistema utilizado. A planária se mostrou também um organismo bastante apropriado para a detecção de danos no DNA utilizando-se o Teste Cometa, sugerindo que poderia ser útil para o monitoromento de efeitos genotóxicos induzidos por agentes químicos no ambiente aquático. Os resultados apresentados neste estudo revelam o potencial tóxico e genotóxico do sulfato de cobre em planárias e também sugerem que este organismo-teste pode ser considerado um sistema valioso para avaliação da contaminação química em estudos ambientais.

Estimation of DSGE Models: A Monte Carlo Analysis

Neste trabalho investigamos as propriedades em pequena amostra e a robustez das estimativas dos parâmetros de modelos DSGE. Tomamos o modelo de Smets and Wouters (2007) como base e avaliamos a performance de dois procedimentos de estimação: Método dos Momentos Simulados (MMS) e Máxima Verossimilhança (MV). Examinamos a distribuição empírica das estimativas dos parâmetros e sua implicação para as análises de impulso-resposta e decomposição de variância nos casos de especificação correta e má especificação. Nossos resultados apontam para um desempenho ruim de MMS e alguns padrões de viés nas análises de impulso-resposta e decomposição de variância com estimativas de MV nos casos de má especificação considerados.

Suco de laranja e vitamina C : efeito sobre a estabilidade genômica

Existem evidências crescentes indicando a associação entre dietas ricas em frutas e vegetais e a diminuição da incidência de câncer. O suco de laranja (OJ) pode ser incluído entre os alimentos com potencial quimioprotetor e seu estudo é muito relevante pelo amplo consumo desta bebida. O OJ possui vários nutrientes e compostos bioativos com atividades antioxidante, antimutagênica, anticarcinogênica e antiaterogênica, entre outras. A vitamina C (Vit C) é um dos nutrientes mais abundantes no OJ, e o único nutriente que pode ser provido em quantidade superior à recomendação diária por uma única porção de 200 mL de OJ. A Vit C, a exemplo de outros componentes do OJ, pode ser tanto benéfica quanto maléfica para os sistemas biológicos, dependendo do contexto metabólico. Neste sentido, vários nutrientes presentes no OJ têm sido identificados como mutagênicos ou carcinogênicos, especialmente quando administrados de forma isolada. Este estudo utilizou o ensaio Cometa alcalino em sangue de camundongos (in vivo) para avaliar: 1) a genotoxicidade do OJ e da Vit C; 2) a genotoxicidade do FeSO4 e do CuSO4: 3) o efeito modulador do OJ e da Vit C sobre a genotoxicidade do FeSO4 e CuSO4, bem como do metilmetanosulfonato (MMS) e da ciclofosfamida (CP). A versão alcalina do ensaio Cometa foi utilizada para avaliar o dano no DNA em células brancas do sangue periférico de camundongos. Adicionalmente, os níveis de cobre e ferro no sangue e no fígado dos camundongos tratados com metais e OJ foram avaliados pela metodologia de PIXE (Particle-Induced X-ray Emission). Grupos com pelo menos 6 camundongos (metade de cada sexo) foram tratados por gavage com uma ou duas doses de água (controle), CP, MMS, FeSO4 ou CuSO4. OJ (0.1 mL/Kg) foi administrado tanto antes (pré-tratamento) quanto após a administração das substâncias-teste (pós-tratamento). A Vit C (1 e 30 mg/Kg) foi administrada apenas no pós-tratamento. O dano no DNA foi avaliado 24 e 48 h após o início do tratamento. Após 24 h, o OJ induziu um suave aumento no dano no DNA, enquanto a Vit C foi genotóxica (30 mg/Kg > 1 mg/Kg). O tratamento duplo com Vit C (a 0 e a 24 h) induziu uma resposta genotóxica cumulativa a 48 h, que foi mais intensa para a dose maior. O FeSO4 e o CuSO4 foram genotóxicos após 24 h, mas tiveram seu dano efetivamente reparado após 48 h do tratamento. O pré-tratamento com OJ reduziu a genotoxicidade do FeSO4 e do CuSO4 (efeito preventivo). O pós-tratamento com OJ também reduziu a genotoxicidade do CuSO4 (efeito reparador). O OJ mostrou tanto efeito preventivo quanto reparador sobre a genotoxicidade do MMS. O OJ teve apenas efeito reparador sobre a CP. Ambas doses de Vit C aumentaram os danos no DNA causados pelo FeSO4 e pelo CuSO4. Adicionalmente, os níveis de cobre e ferro no sangue e no fígado dos camundongos tratados com metais e OJ foram avaliados pela metodologia de PIXE (Particle-Induced X-ray Emission). Grupos com pelo menos 6 camundongos (metade de cada sexo) foram tratados por gavage com uma ou duas doses de água (controle), CP, MMS, FeSO4 ou CuSO4. OJ (0.1 mL/Kg) foi administrado tanto antes (pré-tratamento) quanto após a administração das substâncias-teste (pós-tratamento). A Vit C (1 e 30 mg/Kg) foi administrada apenas no pós-tratamento. O dano no DNA foi avaliado 24 e 48 h após o início do tratamento. Após 24 h, o OJ induziu um suave aumento no dano no DNA, enquanto a Vit C foi genotóxica (30 mg/Kg > 1 mg/Kg). O tratamento duplo com Vit C (a 0 e a 24 h) induziu uma resposta genotóxica cumulativa a 48 h, que foi mais intensa para a dose maior. O FeSO4 e o CuSO4 foram genotóxicos após 24 h, mas tiveram seu dano efetivamente reparado após 48 h do tratamento. O pré-tratamento com OJ reduziu a genotoxicidade do FeSO4 e do CuSO4 (efeito preventivo). O pós-tratamento com OJ também reduziu a genotoxicidade do CuSO4 (efeito reparador). O OJ mostrou tanto efeito preventivo quanto reparador sobre a genotoxicidade do MMS. O OJ teve apenas efeito reparador sobre a CP. Ambas doses de Vit C aumentaram os danos no DNA causados pelo FeSO4 e pelo CuSO4. processado e armazenado de forma a preservar o seu potencial biológico é um alimento sugerido como uma das porções de uma dieta equilibrada (contendo pelo menos 5 porções de frutas e vegetais), recomendada para uma vida saudável e longeva.

Germination of Albizia hassleri seeds at different temperatures, under laboratory conditions

The objective of this study was to analyze the germination of seeds of Albizia hassleri under different temperatures. A completely random design arranged as a split plot for temperatures regimes, with 11 seed lots and four replications of 15 seeds was used. The plot was represented by the various lots and the sub plots for different temperatures. The means were compared by Scott-Knott test at 5% probability. The temperatures used were: a) constant: 20, 25 and 30 degrees C, and b) alternating: 20-30 and 25-35 degrees C. For all 11 seed lots the mean germination was 90%, speed germination index (IVG) was 5.059, fresh matter of seedlings (MMF) was 0.0628 g and dry matter (MMS) 0.0499 g. The variation coefficient (CV) between plots ranged from 8.48% for germination to 51.71% for dry matter of seedlings and sub plot of 6.77% to 60.45% for germination and MMS. These high values of CV, tested for MMS and MMF, indicate low repeatability of results within each treatment. In general, the IVG obtained at temperatures of 20 and 25 degrees C was lower than those in temperatures of 30, 20-30 and 25-35 degrees C. The best temperature for IVG was the alternating 25-35 degrees C and constant 30 degrees C. The germination test can be conducted at 30, 20-30 and 25-35 degrees C for 19 days.